DE10120708A1 - Mehrwegeventilgehäuse - Google Patents

Abstract

Es wird ein Mehrwegeventilgehäuse (17) aus spritzgegossenem Kunststoff mit einem in einer Schieberbohrung (3) angeordneten Längsschieber (2) beschrieben. Die Schieberbohrung (3) ist von mehreren druckmittelführenden Kanälen (7A bis 7E) geschnitten oder gekreuzt und weist wenigstens zwei Führungselemente (5, 6, 13, 14) auf. Die Führungselemente (5, 6, 13, 14) sind zumindest in Teilbereichen von Kunststoff umspritzt. Jeweils ein Führungselement (5, 6, 13, 14) liegt zwischen zwei druckmittelführenden Kanälen (7A und 7B bzw. 7B und 7C bzw. 7C und 7D bzw. 7D und 7E), die in Abhängigkeit einer Stellung des Längsschiebers (2) miteinander verbindbar sind. Die Führungselemente (5, 6, 13, 14) schließen in axialer Richtung bündig mit einer Gehäusewand (18) des Mehrwegeventilgehäuses (1, 17) ab (Figur 2).

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Mehrwegeventilgehäuse aus spritzgegossenem Kunststoff gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.

In der Praxis werden Mehrwegeventilgehäuse pneumatischer Mehrwegeventile aus Kunststoff hergestellt, der einen ge­ wissen Glasfaseranteil zur Erhöhung der Stabilität auf­ weist. Im Betrieb eines pneumatischen Mehrwegeventiles wird ein Schieber zur Ansteuerung mehrerer druckmittelführender Kanäle in einer zentralen Schieberbohrung in axialer Rich­ tung des Mehrwegeventilgehäuses bewegt. Dabei überstreicht der Schieber nacheinander die zur Ansteuerung erforderli­ chen Steuerkanten des Mehrwegeventilgehäuses, wobei mit zu­ nehmender Betriebsdauer des pneumatischen Mehrwegeventils aufgrund der mechanischen Beanspruchung der Steuerkanten durch die Schieberbewegung in diesem Bereich ein Material­ abrieb auftritt.

Dieser Materialabrieb führt jedoch dazu, daß im Bereich der Oberfläche der Schieberbohrung im Kunststoff des Mehrwege­ ventilgehäuses angeordnete Glasfasern freigelegt werden, die zu einer Beschädigung der Schieberdichtungen führen, was zu einer Beeinträchtigung der Funktionsweise bis hin zum totalen Ausfall des Mehrwegeventiles führt.

Um die Beschädigung der Schieberdichtungen und damit eine eingeschränkte Funktion von derartigen Mehrwegeventilen durch freigelegte Glasfasern zu vermeiden, ist in der Pra­ xis dazu übergegangen worden, in Mehrwegeventilgehäusen Buchsen einzulegen bzw. diese Buchsen vor dem Einspritzvor­ gang in das Spritzgußwerkzeug einzulegen und die Buchsen in dem Mehrwegeventilgehäuse wenigstens teilweise einzusprit­ zen.

Aus der DE 197 45 802 A1 ist ein Mehrwegeventilgehäuse aus spritzgegossenem Kunststoff mit einer Schieberbohrung be­ kannt, die von mehreren druckmittelführenden Kanälen ge­ schnitten oder gekreuzt ist. Im Gehäuseinneren ein Füh­ rungselement vorgesehen, das zumindest an einer Stelle der Schieberbohrung die Führung des Längsschiebers übernimmt, wobei sich der Werkstoff des Führungselementes vom Grund­ werkstoff des Ventilgehäuses unterscheidet.

Das Führungselement ist in dem Ventilgehäuse derart einge­ spritzt, daß es zumindest teilweise vom Grundwerkstoff um­ schlossen ist. An der Außenkontur des Führungselementes ist zur axialen Fixierung in dem Mehrwegeventilgehäuse jeweils mindestens eine ringförmige Nut oder eine zumindest be­ reichsweise ringförmige Erhebung vorgesehen, welche nach dem Einspritzen eine Verankerung in dem Mehrwegeventilge­ häuse darstellt.

Die umspritzten Führungselemente sind dabei derart ausge­ führt, daß sie einen druckmittelführenden Kanal übergreifen und zur Ansteuerung von jeweils drei druckmittelführenden Kanälen mit dem Längsschieber als eine sogenannte Doppel­ buchse zusammenwirken und jeweils einen Einström- bzw. Aus­ strömraum des Mehrwegeventilgehäuses, welche den druckmit­ telführenden Kanälen vor bzw. nachgeschaltet sind, teilwei­ se auskleiden.

Nachteilig dabei ist es jedoch, daß diese Doppelbuchsen teuer sind, da die Herstellung der Buchsen insbesondere auch wegen der kanalseitigen Öffnungen sehr aufwendig ist. Bei der Herstellung eines Mehrwegeventilgehäuses mit sol­ chen Buchsen durch Spritzgießen spielt eine Genauigkeit der Öffnung an der Buchse, die unter anderem durch die Her­ stelltoleranzen und eine vorgegebene Symmetrie bestimmt wird, eine besondere Rolle, da bei großen Abweichungen ein mehr oder weniger großer, die Funktion beeinträchtigender Grat an der Gehäuseinnenwand entsteht.

Weiter ist es von Nachteil, daß in den druckmittelführenden Kanälen beim Einströmvorgang an dem Übergang zwischen den Kanälen und den Buchsen Verwirbelungen auftreten, die die Durchflußleistung eines Mehrwegeventiles verringern, wobei zum Ausgleich der Reduzierung der Durchflußleistung eine Bauraumverlängerung des Mehrwegeventilgehäuses vorgenommen werden muß, die jedoch unerwünscht ist.

Aus der DE 199 09 288 A1 ist ein Verfahren zur spanlosen Herstellung eines Ventilgehäuses eines Mehrwegeventiles be­ kannt, nach dem ein Ventilgehäuse ohne verlorene Kerne und ohne eine spanende Nachbearbeitung an den Laufbereichen der Schieberdichtungen oder an den Steuerkanten für den Schie­ ber herstellbar ist.

Nachteilig dabei ist es jedoch, daß während des Spritzvor­ ganges zur Herstellung des Mehrwegeventilgehäuses Einlege­ teile im Bereich der herzustellenden Schieberbohrung vorge­ sehen sind, die nach dem Spritzvorgang aus dem Ventilgehäu­ se ausgepreßt werden, was einerseits einen zusätzlichen, die Herstellkosten eines Mehrwegeventilgehäuses erhöhenden Fertigungsschritt erfordert und wodurch andererseits durch den Ausstoßvorgang der Einlegeteile Beschädigungen an der Oberfläche der Schieberbohrung im Bereich der Laufflächen der Schieberdichtungen sowie an einer Abrundung einer ge­ genüberliegenden Steuerkante der Schieberbohrung verursacht werden können.

Vorteile der Erfindung

Das Mehrwegeventilgehäuse mit den Merkmalen des Patentan­ spruches 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, daß es we­ sentlich kostengünstiger herzustellen ist, daß keine Flit­ tergrate im Bereich der Schieberbohrung auftreten und daß im Betreib ein Einströmvorgang von Druckmittel aus den Kanälen in die Schieberbohrung ohne unerwünschte Verwirbelun­ gen gewährleistet ist.

Dies wird dadurch erreicht, daß jeweils ein Führungselement zwischen zwei druckmittelführenden Kanälen im Gehäuseinne­ ren bzw. der Schieberbohrung des Mehrwegeventilgehäuses an­ geordnet ist, die in Abhängigkeit einer Stellung des Längs­ schiebers miteinander verbindbar sind, und daß der Ein­ strömvorgang nicht durch einen Absatz zwischen dem Kanal und dem Führungselement, der Verwirbelungen verursachen würde, gestört wird.

Die Vermeidung von Flittergraten wird vorteilhafterweise dadurch erreicht, daß die separaten Führungselemente, wel­ che beim Spritzvorgang von einer mehrteiligen Stempel- Schiebereinrichtung gehalten werden, formschlüssig und spaltfrei abgedichtet werden, so daß beim Spritzgießen kein Material bzw. Kunststoff des Mehrwegeventilgehäuses in die Trennebene zwischen die Stempel-Schiebereinrichtung und die Führungselemente eintreten kann.

Darüber hinaus weist die Anordnung jeweils eines Führungs­ elements zwischen zwei druckmittelführenden Kanälen den Vorteil auf, daß eine Stempel-Schiebereinrichtung einfacher und kostengünstiger herstellbar ist als bei Lösungen nach dem Stand der Technik.

Weitere Vorteile oder vorteilhafte Weiterbildungen des Ge­ genstandes nach der Erfindung ergeben sich aus den Unteran­ sprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele des Mehrwegeventilgehäuses nach der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Mehrwegeventilgehäuse mit zwei umspritzten Buchsen in einem Längsschnitt in schematisierter Darstel­ lung; und

Fig. 2 ein Mehrwegeventilgehäuse mit vier umspritzten Buchsen in einem Längsschnitt in schematisierter Darstel­ lung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch ein Mehrwegeventilgehäuse 1 mit einem eingebauten Längsschieber 2. Der Längsschieber 2 sitzt in einer Schieberbohrung 3, welche über die axiale Länge des Mehrwegeventilgehäuses 1 verschiedene Durchmesser aufweist. Der Längsschieber 2 ist axial verschieblich in dem Mehrwegeventilgehäuse 1 geführt, wobei für den Längs­ schieber 2 mehrere Laufflächen 4A bis 4D vorgesehen sind. Die Laufflächen 4A und 4D sind direkt durch das Mehrwege­ ventilgehäuse gebildet und die Laufflächen 4B und 4C sind durch zwei in dem Mehrwegeventilgehäuse 1 eingespritzte Führungselemente 5, 6 gebildet.

Die Schieberbohrung 3 wird von fünf druckmittelführenden Kanälen 7A bis 7E geschnitten oder gekreuzt, wobei das Füh­ rungselement 5 zwischen den druckmittelführenden Kanälen 7B und 7C und das Führungselement 6 zwischen den druckmittel­ führenden Kanälen 7C und 7D angeordnet ist, welche jeweils in Abhängigkeit der Stellung des Längsschiebers 2 miteinan­ der verbunden oder voneinander getrennt sind.

Das Mehrwegeventilgehäuse 1 ist aus einem Kunststoff herge­ stellt, der einen Glasfaseranteil aufweist, um die Festig­ keit des Kunststoffes bzw. des Mehrwegeventilgehäuses 1 zu erhöhen und eine einwandfreie Funktion des Mehrwegeventil­ gehäuses 1 im Betrieb, bei dem Betriebsdrücke von ca. 8 bis 10 bar auftreten, zu gewährleisten. Die als Buchsen ausge­ führten Führungselemente 5, 6 sind im vorliegenden Ausfüh­ rungsbeispiel aus Aluminium hergestellt und werden einem Eloxierverfahren unterzogen.

Alternativ hierzu kann es vorgesehen sein, daß die Füh­ rungselemente 5, 6 aus Kunststoff, wie beispielsweise Po­ lyoxymethylen (POM), hergestellt sind. Dabei können die Führungselemente 5, 6 unabhängig von der Werkstoffwahl nach einem spanabhebenden oder einem spanlosen Herstellverfahren gefertigt sein.

Im Falle der Herstellung der Führungselemente aus Kunst­ stoff ist jedoch darauf zu achten, daß der Kunststoff kei­ nerlei die Festigkeit der Führungselemente erhöhende Antei­ le aufweist, die eine Beschädigung von Dichtelementen 8A bis 8D des Längsschiebers 2 bei dem Überfahren der Laufflä­ chen 4B und 4C verursachen könnten.

Die Führungselemente 5, 6 sind auf ihrer der Schieberboh­ rung 3 zugewandten Außenseite mit jeweils einer ringförmigen Ausnehmung 9A, 9B versehen, in welcher jeweils ein Dichtkörper 10A, 10B zum Abdichten der jeweils benachbart angeordneten Kanäle 7B und 7C bzw. 7C und 7D vorgesehen ist.

Die inneren Durchmesser der Stirnseiten der Führungselemen­ te 5, 6 stellen jeweils Steuerkanten des Mehrwegeventilge­ häuses 1 dar, wobei die Führungselemente 5, 6 am Übergang der Stirnseiten zu den Laufflächen 4B, 4C jeweils eine Ab­ rundung 11 aufweisen. Weiter sind die Führungselemente 5, 6 im Bereich ihrer Stirnseiten jeweils mit einer in einen In­ nenraum der Führungselemente 5, 6 verlaufenden Schräge 12 versehen, welche sich jeweils an eine Abrundung 11 an­ schließt. Die Schrägen 12 schließen jeweils mit einer Lauf­ fläche 4B, 4C einen Winkel in einem Bereich von 15° bis 30° ein, so daß die Dichtelemente 8B, 8C beim Eintritt in die Führungselemente 5, 6 sanft in diese eingleiten, ohne dabei beschädigt zu werden.

Die Führungselemente 5, 6 sind fest in das Mehrwegeventil­ gehäuse 1 integriert. Dazu werden sie vor dem Kunst­ stoffspritzgießen des Mehrwegeventilgehäuses 1 in eine da­ für vorgesehene Spritzgußform eingelegt und anschließend mit Kunststoff umspritzt. Die Öffnungen der Führungselemen­ te 5, 6 werden hierbei mit Hilfe von Werkstückträgern der Spritzgußform und Stempeln verschlossen. Aufgrund der An­ ordnung eines separaten Führungselementes 5 bzw. 6 zwischen zwei benachbart zueinander angeordneten druckmittelführen­ den Kanälen 7B, 7C bzw. 7C, 7D besteht die Möglichkeit, die Führungselemente 5, 6 und das diese umschließende Mehrwege­ ventilgehäuse 1 derart exakt mittels Spritzgießen herzustellen, daß keinerlei Grate bzw. Flittergrate entstehen, die im Betrieb eines Mehrwegeventilgehäuses sich ablösen und die Funktionsweise erheblich beeinträchtigen könnten.

Darüber hinaus ist es gewährleistet, daß eine Gehäusewand 18 des Mehrwegeventilgehäuses 1 in axialer Richtung jeweils mit den Stirnflächen der Führungselemente 5, 6 bündig ab­ schließt und das in das Mehrwegeventilgehäuse 1 einströmen­ de oder aus diesem strömende Druckmittel an dem Übergang zwischen dem Mehrwegeventilgehäuse 1 und dem Führungsele­ menten 5, 6 nicht verwirbelt wird. Damit wird ein störungs­ freier Durchfluß ermöglicht, der eine bauraumbedarfsopti­ mierte Gestaltung des Mehrwegeventilgehäuses erlaubt.

In der Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform eines Mehr­ wegeventilgehäuses 17 dargestellt, wobei für baugleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile die gleichen Bezugszeichen wie in der Fig. 1 verwendet werden. Abweichend von der Ausführungsform des Mehrwegeventilgehäuses 1 gemäß der Fig. 1 sind die Laufflächen 4A und 4D durch zwei weitere Führungselemente 13, 14, die ebenfalls in dem Mehrwegeven­ tilgehäuse 17 eingespritzt sind, ausgebildet. Damit sind die scharf ausgebildeten Steuerkanten 15, 16 des Mehrwege­ ventilgehäuses 1 gemäß Fig. 1 ohne eine zusätzliche spanabhebende Bearbeitung eines Mehrwegeventilgehäuses eli­ miniert, da diese durch eine Abrundung und eine sich daran anschließende Schräge der Führungselemente 13 und 14, die den Abrundungen 11 und den Schrägen 12 der Führungselemen­ ten 5, 6 entsprechen, ersetzt sind.

Die Abrundungen und Schrägen der Führungselemente 13, 14 sind an der gleichen Position wie die Abrundungen und die Schrägen der Führungselemente 5, 6 vorgesehen und gewähr­ leisten ein sanftes Eingleiten des Längsschiebers 2 in die Führungselemente 13, 14. Zusätzlich sind die Führungsele­ mente 13, 14 an ihrer der Schieberbohrung 3 zugewandten Au­ ßenfläche jeweils mit einer Ausnehmung 9C, 9D ausgebildet, in der Dichtelemente 10C, 10D zum Abdichten der Kanäle 7A und 7B bzw. 7D und 7E zueinander eingelegt sind.

Claims (10)

1. Mehrwegeventilgehäuse (1; 17) aus spritzgegossenem Kunststoff mit einem in einer Schieberbohrung (3) ange­ ordneten Längsschieber (2), wobei die Schieberbohrung (3) von mehreren druckmittelführenden Kanälen (7A bis 7E) geschnitten oder gekreuzt ist und wenigstens zwei Führungselemente (5, 6, 13, 14) aufnimmt, und die Füh­ rungselemente (5, 6, 13, 14) zumindest in Teilbereichen von Kunststoff umspritzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Führungselement (5, 6, 13, 14) zwischen zwei Kanälen (7A und 7B bzw. 7B und 7C bzw. 7C und 7D bzw. 7D und 7E) liegt, die in Abhängigkeit einer Stel­ lung des Längsschiebers (2) miteinander verbindbar sind, und daß die Führungselemente (5, 6, 13, 14) in axialer Richtung bündig mit einer Gehäusewand (18) des Mehrwegeventilgehäuses (1; 17) abschließen.

2. Mehrwegeventilgehäuse gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeweils ein Führungselement (5, 6, 13, 14) auf seiner der Schieberbohrung (3) des Mehrwegeventilgehäuses (1; 17) zugewandten Außenseite eine ring­ förmige Ausnehmung (9A, 9B, 9C, 9D) aufweist, in wel­ cher ein Dichtkörper (10A, 10B, 100, 10D) zum Abdichten der zwei benachbart angeordneten Kanäle (7A, 7B bzw. 7B, 7C bzw. 7C, 7D bzw. 7D, 7E) vorgesehen ist.

3. Mehrwegeventilgehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente (5, 6, 13, 14) als Buchsen ausgeführt sind.

4. Mehrwegeventilgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Durchmesser der Stirnseiten der Führungselemente (5, 6, 13, 14) Steuer­ kanten des Mehrwegeventilgehäuses (1; 17) darstellen, welche vorzugsweise mit einer Abrundung (11) ausgebil­ det sind.

5. Mehrwegeventilgehäuse nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Führungselemente (5, 6, 13, 14) im Bereich ihrer Stirnseiten jeweils eine in Richtung der Laufflächen (4A bis 4D) der Führungselemente (5, 6, 13, 14) verlaufende Schrägen (12) aufweisen.

6. Mehrwegeventilgehäuse nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schrägen (12) mit den Laufflächen (4A bis 4D) der Führungselemente (5, 6, 13, 14) vorzugswei­ se einen Winkel in einem Bereich von 15° bis 30° ein­ schließen.

7. Mehrwegeventilgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente (5, 6, 13, 14) jeweils als Spritzgußteil ausgeführt sind.

8. Mehrwegeventilgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente (5, 6, 13, 14) jeweils als Drehteil ausgeführt sind.

9. Mehrwegeventilgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente (5, 6, 13, 14) aus Kunststoff, vorzugsweise Polyoxymethylen, gefertigt sind.

10. Mehrwegeventilgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente (5, 6, 13, 14) aus Metall, vorzugsweise aus Aluminium, gefer­ tigt sind.